電容補償在低壓配電系統(tǒng)中的應用研究

隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，大量的居住樓盤、高檔商務酒店、辦公樓、各種工業(yè)產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)等建筑在城市生活中拔地而起，使城市用電量快速增長。但是，在這些建筑場所內(nèi)使用的多為單相電感性負荷，因其自身功率因數(shù)較低，在電網(wǎng)中滯后無功功率的比重較大。

為保證降低電網(wǎng)中的無功功率，提高功率因數(shù)，保證有功功率的充分利用，提高系統(tǒng)的供電效率和電壓質(zhì)量，減少線路損耗，降低配電線路的成本，節(jié)約電能，通常在低壓供配電系統(tǒng)對無功進行補償。

無功補償?shù)陌惭b位置，按理論而言，最好是哪里有無功就在哪里補償，哪樣系統(tǒng)中將沒有無功電流的流動。但在實際電網(wǎng)當中這是做不到的，因為無論是變壓器、輸電線路還是各種負載，均會產(chǎn)生無功，所以實際電網(wǎng)中補償裝置的安裝位置大體有以下幾種：（1）變電站集中補償；（2）負荷集中地補償；（3）用戶負荷側(cè)補償；（4）配電線路分散補償。

對于電力系統(tǒng)而言，在高壓側(cè)或低壓側(cè)均可進行補償，在變配電所設置集中對高壓側(cè)系統(tǒng)前端進行補償，雖能滿足供電部門對并網(wǎng)功率因數(shù)的要求，但對以下各級分支電路不作補償，因此低壓配電線路中無功電流大，從而造成線路截面和配電開關(guān)容量不能減小，且不能保證整個低壓系統(tǒng)的供電質(zhì)量；但是如果在低壓側(cè)進行補償，既可減少變壓器、輸電線路等的損耗，又可提高變壓器、輸電線路的利用率及提高負載端的端電壓，所以補償電容器的安裝越靠近負載端，對用戶而言越可獲取較大的經(jīng)濟效益，且供電部門一般要求用戶的平均功率因數(shù)必須達到0.9以上，如用戶的功率因數(shù)較低，必須裝設無功功率補償設備，以提高用戶功率因數(shù)。目前低壓系統(tǒng)中廣泛采用的是并聯(lián)電容方法，在低壓母線側(cè)進行無功集中補償，從而大大節(jié)省變壓器及輸電線路的投資，對于已有電網(wǎng)，也能夠提高電網(wǎng)的輸出能力。

一、補償容量的確定

根據(jù)電網(wǎng)的運行經(jīng)驗可以得出，補償容量一般為變壓器額定容量的20%～30%，特殊情況下可補40%～50%。補償方式的選擇：補償方式一般分為三相共補，分相補償也有混合補償（即前兩項合并）。

1.三相電容共補償適用于三相負載平衡的供配電系統(tǒng)。

因三相回路平衡，回路中無功電流相同，所以在補償時，調(diào)節(jié)無功功率參數(shù)的信號取自三相中的任意一相，根據(jù)檢測結(jié)果，三相同時投切可保證三相電壓的質(zhì)量。三相電容自動補償適用于有大量的三相用電設備的廠礦企業(yè)中。

2.分相補償在大量民用建筑中使用，因為民用建筑中大部分是單相負荷，照明、空調(diào)等由于負荷變化的隨機性大，容易造成三相負載的嚴重不平衡，尤其是住宅樓在運行中三相不平衡更為嚴重。由于調(diào)節(jié)補償無功功率的采樣信號取自三相中的任意一相，造成未檢測的兩相要么過補償，要么欠補償。如果過補償，則過補償相的電壓升高，造成控制、保護元件等用電設備因過電壓而損壞；如果欠補償，則補償相的回路電流增大，線路及斷路器等設備由于電流的增加而導致發(fā)熱被燒壞。這種情況下用傳統(tǒng)的三相無功補償方式，不但不節(jié)能，反而浪費資源，難以對系統(tǒng)的無功補償進行有效補償，補償過程中所產(chǎn)生的過、欠補償?shù)缺锥烁菍φ麄€電網(wǎng)的正常運行帶來了嚴重的危害。所以根據(jù)建筑使用功能分區(qū)，在用電較集中、電氣設備功率因數(shù)較低的配電箱處設置電容補償裝置較為適宜。

3.混合補償一般在補償容量超過60Kva時采用。這樣即滿足三相之間的不平衡，又可降低成本。

二、補償級數(shù)的選擇

在實際的生產(chǎn)過程中，用戶還是往往會出現(xiàn)過補及欠補情況，其中過補償因負荷性質(zhì)為容性，所以會導致用戶電壓升高，不僅威脅線路和設備安全，也會威脅到電容器自身的安全，我國規(guī)定當電壓超過1.1倍的電容額定電壓時，電容器就必須退出運行，否則將會引起設備過熱，縮短其使用壽命甚至可能立即燒毀。

另一種欠償因負荷性質(zhì)為感性，會導致用戶無功功率增大，設備效率低，從而大大增加用戶負擔，如果大范圍出現(xiàn)此種情況，將會影響電網(wǎng)的安全運行。這樣就得考慮到補償級數(shù)的選擇，補償級數(shù)即電容器分組數(shù)，數(shù)量越多，精度越高，但隨著補償級數(shù)的增加，成本也相應增大，且補償柜體積也相應增大，不利于安裝。

綜合考慮后，我們建議根據(jù)變壓器及負荷情況選定補償容量后，最后2組采用小容量補償以提高精度（但不能低于六組），這樣補償?shù)暮锰幨遣粫霈F(xiàn)過補及欠補情況的發(fā)生。

另外我們在生產(chǎn)過程中還會加入手動/自動控制裝置來精確控制電容的投入及退出，從而達到滿足功率因數(shù)的要求。